Báo cáo tóm tắt đề tài khoa học và công nghệ cấp Bộ: Nghiên cứu xác định hệ số động lực trong cầu dây văng (CDV) do hoạt tải gây ra bằng phương pháp số và đo đạc thực nghiệm áp dụng cho các công trình cầu ở thành phố Đà Nẵng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG BÁO CÁO TĨM TẮT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ CẤP BỘ NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HỆ SỐ ĐỘNG LỰC TRONG CẦU DÂY VĂNG (CDV) DO HOẠT TẢI GÂY RA BẰNG PHƯƠNG PHÁP SỐ VÀ ĐO ĐẠC THỰC NGHIỆM ÁP DỤNG CHO CÁC CƠNG TRÌNH CẦU Ở THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG Mã số: B2016-ĐNA-09 Chủ nhiệm đề tài: PGS.TS Nguyễn Xuân Toản Đà Nẵng, 03/2018 i Danh sách thành viên tham gia nghiên cứu đề tài: PGS.TS Nguyễn Xuân Toản, Trường ĐH Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng TS Cao Văn Lâm, Trường ĐH Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng NCS ThS Nguyễn Duy Thảo, Trường ĐH Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng TS Trần Văn Đức, Trường Đại học Duy Tân, Đà Nẵng ThS Mã Văn Lộc, Trường Cao đẳng Giao thông Vận tải 2, Đà Nẵng Các đơn vị phối hợp chính: Bộ mơn Cầu Hầm, Khoa Xây dựng Cầu đường, trường ĐH Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng Công ty TNHH Công nghệ Phần mềm Tiến Minh Công ty CP TVĐT Xây dựng Thành Minh Anh BK Engineering & Construction Company (BK-ECC) MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG CỞ SỞ LÝ THUYẾT XÁC ĐỊNH HỆ SỐ ĐỘNG LỰC TRONG CDV DO HOẠT TẢI GÂY RA CHƯƠNG NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG THUẬT TOÁN, PHẦN MỀM XÁC ĐỊNH HỆ SỐ ĐỘNG LỰC TRONG CDV CHƯƠNG NGHIÊN CỨU ĐO ĐẠC THỰC NGHIỆM TRÊN MỘT SỐ CẦU DÂY VĂNG Ở THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG CHƯƠNG NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN MƠ HÌNH TẢI TRỌNG VÀ XÁC ĐỊNH HỆ SỐ ĐỘNG LỰC CDV Ở ĐÀ NẴNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 14 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Cụm từ đầy đủ CDV Cầu dây văng PTHH Phần tử hữu hạn BTCT Bê tông cốt thép iii BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thông tin chung - Tên đề tài: Nghiên cứu xác định hệ số động lực cầu dây văng (CDV) hoạt tải gây phương pháp số đo đạc thực nghiệm áp dụng cho cơng trình cầu thành phố Đà Nẵng - Mã số: B2016-ĐNA-09 - Chủ nhiệm: PGS.TS Nguyễn Xuân Toản - Tổ chức chủ trì: Đại học Đà Nẵng - Thời gian thực hiện: 01/2016-12/2017 Mục tiêu Mục tiêu chung đề tài đạt hệ số động lực CDV thành phố Đà Nẵng hoạt tải gây Tính sáng tạo Kết phân tích dao động xác định hệ số động lực CDV thành phố Đà Nẵng hoạt tải gây có tính sáng tạo, góp phần hồn thiện cơng tác tính tốn thiết kế đảm bảo khai thác an toàn cho CDV Kết nghiên cứu Đề tài nghiên cứu xác định hệ số động lực CDV thành phố Đà Nẵng hoạt tải gây phương pháp số đo đạc thực nghiệm Sản phẩm - Phần mềm ứng dụng phân tích dao động CDV kết đo đạc thực nghiệm để xác định hệ số động lực CDV hoạt tải gây - 03 báo khoa học đăng tạp chí quốc tế - 05 báo khoa học đăng tạp chí tuyển tập cơng trình hội nghị khoa học nước - 03 Học viên bảo vệ thành công luận văn cao học; 01 Nghiên cứu sinh (NCS) bảo vệ thành công luận án tiến sĩ; 01 NCS hoàn thành chương trình nâng cao, chuyên đề tổng quan chuyên đề nghiên cứu Phương thức chuyển giao, địa ứng dụng, tác động lợi ích mang lại của kết nghiên cứu - Phương thức chuyển giao: Kết sản phẩm nghiên cứu chuyển giao thông qua việc nâng cao kiến thức khoa học công nghệ ứng dụng lĩnh vực đào tạo kỹ sư, cao học chuyên ngành cầu đường ngành có liên quan, chuyển giao ứng dụng cho đơn vị lĩnh vực tư vấn thiết kế, xây dựng quản lý khai thác cơng trình CDV iv Research results The research project has identified the CSB’s Dynamic Impact Factor in Da Nang due to moving load by numerical methods and experimental measurement Products - Software applications in CSB vibration analysis and experimental measurement results to determine the CSB’s Dynamic Impact Factor due to moving load - 03 articles published in international journals - 05 articles published in local academic journals and proceeding of scientific conferences - 03 Master student successfully defended graduate thesis; 01 PhD student successfully defended his doctoral dissertation; 01 PhD student has completed advanced program, overview and three research topics Transfer alternatives, application institutions, impacts and benefits of research results - Transfer alternatives: Results and products of research can be transferred through the advanced knowledge of science and technology applied in the field of engineering training, graduate studies in bridge engineering and related fields, application transfer to companies in the field of design consultancy, construction, management and exploitation of CSB works - Application institutions: Universities train engineers, masters in bridge engineering and related fields, transportation departments, design consultancy companies, construction companies, management and exploitation companies of CSB works in Da Nang and Vietnam - Impacts and benefits of research results: Results and products of research are valuable reference materials, providing additional knowledge to bridge engineers, undergraduate students, graduate students and PhD students Results and products of research can be applied in the field of design consultancy, construction, management and exploitation of CSB works, enhancing the ability to analyze and reduce the cost of quality verification but still ensure the reliability necessary vi MỞ ĐẦU Tổng quan tình hình nghiên cứu nước Mục tổng quan tình hình nghiên cứu ứng dụng cầu dây văng (CDV) giới, Việt Nam thành phố Đà Nẵng Những vấn đề tồn cần tiếp tục nghiên cứu bổ sung Nhìn chung, kết nghiên cứu lý thuyết hướng dẫn áp dụng qui trình, qui phạm hành nhiều nước giới Việt Nam có khác biệt lớn [7] [25] [26] [29] [35] [50] [61] Để góp phần làm sáng tỏ thêm việc xác định hệ số động lực CDV hoạt tải gây ra, đề tài tập trung "Nghiên cứu xác định hệ số động lực cầu dây văng hoạt tải gây phương pháp số đo đạc thực nghiệm áp dụng cho cơng trình cầu thành phố Đà Nẵng" Tính cấp thiết đề tài CDV có tiêu kinh tế - kỹ thuật - mỹ thuật tốt, có khả ứng dụng rộng rãi, kết cấu mảnh nên nhạy cảm với tải trọng động Bài tốn phân tích dao động CDV tác dụng hoạt tải có ý nghĩa thực tiễn quan trọng thu hút quan tâm đặc biệt nhà khoa học Cho tới kết nghiên cứu hướng dẫn áp dụng qui trình qui phạm hành nhiều nước giới Việt Nam có khác biệt lớn gây khó khăn cho việc ứng dụng thiết kế kiểm tra an tồn q trình khai thác Do vậy, việc nghiên cứu xác định hệ số động lực CDV hoạt tải gây phương pháp số đo đạc thực nghiệm áp dụng cho cơng trình cầu thành phố Đà Nẵng cần thiết có ý nghĩa khoa học thực tiễn Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu chung đề tài đạt hệ số động lực CDV hoạt tải gây Mục tiêu cụ thể đạt kết phân tích dao động CDV, kết đo đạc thực nghiệm, mơ hình tải trọng hệ số động lực CDV hoạt tải gây Cách tiếp cận nghiên cứu Nghiên cứu kết cấu CDV tải trọng xe, áp dụng phương pháp số phương pháp PTHH vào xây dựng thuật tốn mơ đun phần mềm phân tích dao động CDV Xác định hệ số động lực CDV theo lý thuyết đo đạc thực nghiệm Phương pháp nghiên cứu Sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với đo đạc thực nghiệm, phân tích chuyên gia, phân tích xác định hệ số động lực CDV hoạt tải gây Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu là: Các cầu dây văng thành phố Đà Nẵng chịu hoạt tải khai thác Đề tài giới hạn phạm vi nghiên cứu dao động CDV mặt phẳng đứng kết cấu hoạt tải giới hạn phạm vi loại xe tải thông dụng phép lưu thông qua CDV thành phố Đà Nẵng Nội dung nghiên cứu Nội dung đề tài bao gồm phần mở đầu, 04 chương, kết luận phụ lục CHƯƠNG CỞ SỞ LÝ THUYẾT XÁC ĐỊNH HỆ SỐ ĐỘNG LỰC TRONG CDV DO HOẠT TẢI GÂY RA 1.1 Giới thiệu chung Mục tác giả giới thiệu nghiên cứu lý thuyết dao động CDV tác dụng tải trọng xe di động đề xuất mơ hình tải trọng xe di động tổng qt có n trục mơ hình n+1 khối lượng, có xét đến lực hãm xe để nghiên cứu 1.2 Mơ hình PTHH phân tích dao động CDV hoạt tải gây Kết cấu CDV mơ hình hóa phần tử dầm, tháp dây theo phương pháp PTHH Sơ đồ tải trọng xe di chuyển CDV ba nhịp thể hình 1.1 O xelf L Hình 1.1 Sơ đồ tải trọng di chuyển CDV Mơ hình tương tác động lực phần tử dầm chịu uốn tải trọng xe tổng quát gồm n trục có xét đến lực hãm hình 1.2 Hình 1.2 Mơ hình tương tác xe n trục phần tử dầm Trong đó: vi (t − ti ) − xelf ;  xi =   (t − tbi )  + vi .(t − tbi ) − xelf ; vi (tbi − ti ) +     ti ≤ t ≤ tbi tbi < t ≤ tei ; ≤ xi ≤ L L - chiều dài phần tử dầm xét xo - toạ độ trọng tâm xe hàng trừ trục xe xi - toạ độ trục xe thứ i thời điểm xét xelf - khoảng cách từ đầu cầu đến đầu trái phần tử dầm xét (1.1) wi - chuyển vị đứng phần tử dầm vị trí trục xe thứ i vi - vận tốc trục xe thứ i trước hãm xe - gia tốc trục xe thứ i hãm xe (ai